[发明专利]一种铌酸盐LTCC微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铌酸盐LTCC微波介质陶瓷，合成物表达式为：LiZn_1‑xM_xNb_xO₄，M＝Co或Ni，x＝0.02～0.06.先将Li₂CO₃、ZnO、CoO、NiO、Nb₂O₅按化学计量式进行配料，经过球磨、烘干、过筛，于950℃煅烧，再外加15wt％‑17wt％的PVA水溶液进行造粒，再压制成型为坯体，坯体于995℃～1040℃烧结，制成铌酸盐LTCC微波介质陶瓷。本发明介电常数ε_r为14～16，品质因数Qf值为62000～103000GHz，谐振频率温度系数τ_f为‑59～‑63ppm/℃。制备工艺简单，烧结温度低，节约了时间和能源成本，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以LiZn_1-xM_xNb_xO₄(M＝Co,Ni)为化学式、具有良好微波介电性能和较低的烧结温度、能够满足铜互连LTCC的应用需求的微波介质陶瓷材料。

背景技术

随着现代信息技术的飞速发展，电子线路的微型化、轻量化、集成化和高频化对电子元件提出了小尺寸、高频率、高可靠性和高集成度的要求。片式化、小型化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一。低温共烧陶瓷技术(LTCC)以其集成密度高和高频特性好等优异的电学、机械、热学及工艺特性，成为目前电子元件集成化的主流方式，广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车、计算机和医疗等领域。从经济、性能以及环境保护等多方面考虑，在LTCC中使用导电率高且熔点较低的银(Td＝961℃)、铜(Td＝1064℃)等低成本金属作为内电极是最理想的。因此要求材料体系具有较低的致密化，烧结温度低于1064℃。

D.Zhou等人首先研究了LiZnNbO₄的低温烧结性能，发现在950℃即可得到致密的陶瓷，其微波介电性能为：ε_r＝14.6，Qf＝47200GHz,τ_f＝-64ppm/℃。H.F.Zhou等人报道LiZnNbO₄在1070℃有最佳的微波性能：ε_r＝15，Qf＝60000GHz,τ_f＝-65ppm/℃。LiZnNbO₄体系结温度较低，且不含有易还原变价元素，故较为适用于Cu电极的LTCC应用，但是目前的研究发现其存在明显的缺陷，即微波性能的主要参数之一—品质因数Qf相对较低，因此必须对纯相的LiZnNbO₄进行改性，进一步改善其微波介电性能从而更好地满足实际的应用需求。

发明内容

本发明的目的，是以Li₂CO₃、ZnO、CoO、NiO、Nb₂O₅为原料，采用传统固相法，制备出LiZn_1-xM_xNb_xO₄(M＝Co,Ni)微波介质陶瓷，通过微量掺杂，进一步改善其微波介电性能从而更好地满足实际的应用需求。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种铌酸盐LTCC微波介质陶瓷，合成物表达式为：LiZn_1-xM_xNb_xO₄，M＝Co或Ni，x＝0.02～0.06。

该铌酸盐LTCC微波介质陶瓷，具体实施步骤如下：